Octave - 6 (práce se soubory)

28. 2. 2006 | Jiří Poláček | Programování | 8690×

Přístup k souborům a složkám operačního systému, naplnění matice ze souboru a uložení obsahu matice do souboru.

Aktuální složka

Pomalu se propracováváme k využívání souborů v Octave - buď jako úložiště dat nebo programů. Proto nesmí chybět seznámení, jak lze souborový systém v Octave správně uchopit. Začněme příkazy známými z shellu: pwd (Path to Working Directory) a cd (Change Directory):

% Ve Windows
>> pwd
/octave_files
>> cd c:\matlab
>> pwd
/cygdrive/c/matlab
% V Linuxu
>> pwd
/home/user
>> cd /tmp
>> pwd
/tmp

V Linuxu bývá po spuštění aktuální složkou ta, ve které jsme Octave spustili, a s přístupem do jiných složek není žádný problém. V prostředí Windows běží Octave s pomocí Cygwin, jako kořenový adresář se nastavuje složka, ve které je Octave nainstalováno - přístup do jiných složek nicméně možný je, jednotky diskových oddílů se mapují do virtuálního adresáře cygdrive. Ve Windows je možno jako oddělovač složek použít obou lomítek - těch rozdílů mezi linuxovou a windowsovou verzí Octave lze při práci se soubory zaznamenat více.

Pro výpis souborů v aktuální složce slouží příkazy ls a dir:

>> ls
data  funkce.m  skript.m
>> dir ('/data/matlab')
data  funkce.m  skript.m

Seznam souborů ze zadané složky lze uložit do matice pomocí funkce readdir:

>> files=readdir('.')
files =
.
..
data
funkce.m
skript.m

Znak tečka zde označuje aktuální složku.

Práce se soubory a složkami

Octave samozřejmě umí vytvářet a mazat adresáře, přejmenovávat soubory apod. Názvy souborů a adresářů se zadávají jako textové parametry funkcí, které - pokud operace dopadla úspěšně - vrací hodnotu 0:

>> ls
data  funkce.m  skript.m
>> mkdir('slozka')		% Vytvoř novou
složku slozka
ans = 0
>> ls
data  funkce.m  skript.m  slozka
>> rmdir('slozka')		% Smaž složku
slozka
ans = 0
>> ls
data  funkce.m  skript.m

Funkce mkdir vytvořila složku pojmenovanou slozka, kterou následně smazala funkce rmdir. Soubor se maže funkcí unlink a přejmenovává pomocí rename:

>> ls
data  funkce.m  skript.m
>> unlink('data')			% Smaž soubor data
ans = 0
>> rename('skript.m','program.m')	% Přejmenuj skript na program
ans = 0
>> ls
funkce.m  program.m

Pro pečlivky - uvedené funkce mohou vracet dvouprvkový vektor [navratova_hodnota, text_chybove_zpravy], tj. pokud je návratová hodnota nenulová, z textu chybové zprávy můžeme vypátrat, v čem tkví problém. Případné zájemce o další podrobnosti a „systémové utility“ opět odkáži na dokumentaci. Zde uvedeme již jen užitečný příkaz diary - s jeho pomocí lze veškerý výstup v terminálu kopírovat do zvoleného souboru:

>> diary lekce3.txt
>> A=34; B=A/7;
>> diary off

Předchozí příkazy zařídí vytvoření souboru lekce3.txt, jehož obsahem budou řádky uvedené dál až po příkaz diary off, který toto logování vypíná. Opětovně lze zapnout s parametrem on.

Získání dat ze souboru

Již dříve jsme uvedli, že matici je možno naplnit výčtem jejích jednotlivých prvků nebo funkcí, jako jsou například zeros, eye, rand apod. Další možností, jak tohoto dosáhnout, je nahrání dat ze souboru. Mějme například textový soubor mereni.txt s následujícím obsahem:

--[soubor mereni.txt]--
12 3 5.4 76
1 2 4.3 89
-1 +5 9.999 100
--[konec souboru]--

Vidíme, že se jedná o matici správně zapsaných čísel, a tudíž obsah tohoto souboru můžeme nahrát do proměnné v Octave pomocí příkazu load:

>> load mereni.txt
>> whos
prot  type             rows   cols  name
====  ====             ====   ====  ====
 rwd  matrix              3      4  mereni
>> mereni
mereni =
  1.0e+02  *
   0.12000   0.03000   0.05400   0.76000
   0.01000   0.02000   0.04300   0.89000
  -0.01000   0.05000   0.09999   1.00000

Z výpisu příkazu whos vidíme, že nám vznikla nová proměnná mereni čítající tři řádky a čtyři sloupce - Octave proměnnou automaticky pojmenovává podle názvu souboru bez přípony. Z výpisu obsahu proměnné mereni pak vidíme, že skutečně obsahuje ta čísla, která jsou uložena v souboru mereni.txt. Tímto způsobem můžeme relativně snadno do Octave dostat kvanta čísel „získaná někde jinde“, například z nějakého tabulkového kalkulátoru, a dále zpracovávat.

Pokud by již existovala proměnná pojmenovaná stejně jako nahrávaný soubor (což nastane typicky tehdy, když se pokoušíme nahrát jeden soubor opakovaně), Octave vypíše varování a soubor nenahraje. Přepsání lze donutit přepínačem -force uvedeným bezprostředně za příkazem load:

>> load mereni.txt    
warning: load: local variable name `mereni' exists
warning: use `load -force' to overwrite
>> load -force mereni.txt

Ukládání obsahů proměnných do souborů

Pro ukládání obsahů proměnných do souborů existuje příkaz save:

>> save mereni

Uvedený příkaz zapříčiní vytvoření souboru mereni v aktuální složce, který ovšem po otevření v nějakém textovém editoru nebude uživatelsky moc čitelný. Octave totiž obsahy proměnných ve výchozím nastavení ukládá do binárních souborů, které oproti čistému textu nabízí následující výhody:

• do souboru lze uložit více proměnných
• kromě obsahů jednotlivých proměnných se zde ukládají také jejich jména a další užitečná metadata
• je zajištěna maximální přesnost při ukládání reálných čísel
• jelikož je ukládání čísel v binární podobě úspornější než v textové podobě, může to pro hodně velké matice velkých či reálných čísel znamenat výraznou úsporu ve velikosti souboru

Naproti tomu je čistý text snadno čitelný uživatelem a dá se importovat do jiných programů; volba vhodného formátu se tedy odvíjí od toho, co uživatel s uloženými daty zamýšlí:

• -ascii - uloží data jako čistý text
• -binary - binární formát Octave, hodí se pro zálohu dat
• -mat-binary - binární formát Matlabu od verze 5, lze tedy použít pro přenos dat z a do Matlabu
• -hdf5 - volně využitelný univerzální binární formát používaný některými vědeckými aplikacemi

Volbu formátu zajistíme prvním parametrem příkazu save, druhý parametr vymezuje jméno souboru a následující pak názvy proměnných, které se mají uložit. Neuvedeme-li žádnou proměnnou, uloží se všechny z aktuálního paměťového prostoru (tj. ty, které vypíše příkaz who). Následující příkaz tedy uloží matici mereni v čistém textu do souboru mereni-cisty_text.txt:

>> save -ascii mereni-cisty_text.txt mereni

Výchozí formát, ve kterém se mají proměnné do souborů ukládat, lze nastavit v zabudované proměnné default_save_format. Podobně proměnná save_precision upřesňuje, kolik desetinných míst se má ukládat, pokud je jako formát zvolen čistý text.

Dodejme ještě, že příkaz load automaticky detekuje formát souboru, z kterého nahrává - nicméně stejnými parametry jako u příkazu save jej můžeme donutit, aby předpokládal zadaný formát u nahrávaného souboru. Podobně lze za název souboru uvést seznam proměnných, které se ze souboru mají nahrát (v případě binárních formátů), bez uvedení se nahrají všechny proměnné.

       

Komentáře

[Formol]

Ahoj, jsem jediná LAMA, co má problémy s plotem? Když zadám plot, tak mi to po delším čekání slavnostně napíše:

>> plot(t,y)
>> Timeout: gnuplot is not ready
Signal 127
warning: connection to external plotter (pid = 509527) lost --
warning: please try your plot command(s) again

Netušíte někdo, kde dělám chybu? Jo, a mám wokýnka Me :(

[Jiří Poláček]

a je gnuplot nainstalován?

[Formol]

pre-verze 4.0. A Octave mám 2.1.42...

[VJKM]

je Oktáva spuštěná v Cygwin X-terminálu (xterm)? Běží X server ?

[JaSel]

Možná už je dneska pozdě, ale napadl mě až ted při čtení dalšího dílu jeden problém, který tematicky patří tady.

Týká se ukládání a načítání dat ze souboru. Dá se octave nějak donutit, aby uložila jenom samotná data, bez těch prvních asi pěti řádků s popisem, jako to dělá při parametru -text/-ascii příkazu save?

Pak když je chci znova načíst v dalším skriptu, obvykle zapomenu, jak se ta proměnná jmenovala, a načte se mi to trošku podivně. Zkuste sekvenci následujících tří příkazů:

A = rand(4,3)
save -text 'A.txt' A
B = load -text 'A.txt'


Postupně jsem přišel na to, že když z uloženého souboru A.txt umažu těch pár popisných řádků, vše funguje, jak má, ale je to takové divné řešení. Nevíte, jak na to?

[Jiří Poláček]

Hmm, mám tu verzi Octave 2.1.57 a volba -text nikde ...

Hledal bych řešení zde, ale nějak ho tu nevidím. Octave se za každou cenu snaží uložit s obsahem proměnných také jejich jména, takže

load 'promenne.txt' 

obnoví všechny proměnné z uvedeného souboru a

B = load 'promenne.txt' 

obnoví všechny proměnné organizované v datové struktuře se jménem B, takže k jednotlivým proměnným lze přistupovat jako B.<název proměnné>, v popisovaném případě tedy jako B.A.

[JaSel]

Ta volba -text je poměrně nová. V Octave 2.1.71 už je. Měla by být stejná jako volba -ascii. Tu jsem používal dříve, ale prý se má používat -text:

octave:2> save -ascii 'A.txt' A
warning: the meaning of this option will change in a future
warning: version of Octave to be compatible with Matlab.
warning: To keep the meaning of your code the same across
warning: this change, use the -text option instead.
octave:3> version
ans = 2.1.71


Problém bude asi spíše ve mně, měl bych zkusit používat rozumné názvy proměnných a důsledně podle nich pojmenovávat soubory, do kterých je ukládám. Nebo se naučit používat nějaké ty nízkoúrovnové operace se soubory.

Jinak te seriál je skvělý.